CentOS下I/O统计工具

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Linux 系统管理员,统计各类 IO 是一项必不可少的工作。其统计工具中 iostat 显然又是最重要的一个统计手段。但是这里 iostat 不是本文的重点,因为这个工具的使用在网络上已经有大量的教程,可以供大家参考。这里主要是想介绍一些其他统计工具以来满足不同的需求。

iostat

iostat 的功能异常强大,输出项也特别多,比如下面这个例子:

其各项的含义分别是:

  • rrqm/s: 每秒进行 merge 的读操作数目.即 delta(rmerge)/s
  • wrqm/s: 每秒进行 merge 的写操作数目.即 delta(wmerge)/s
  • r/s: 每秒完成的读 I/O 设备次数.即 delta(rio)/s
  • w/s: 每秒完成的写 I/O 设备次数.即 delta(wio)/s
  • rsec/s: 每秒读扇区数.即 delta(rsect)/s
  • wsec/s: 每秒写扇区数.即 delta(wsect)/s
  • rkB/s: 每秒读 K 字节数.是 rsect/s 的一半,因为每扇区大小为 512 字节.(需要计算)
  • wkB/s: 每秒写 K 字节数.是 wsect/s 的一半.(需要计算)
  • avgrq-sz: 平均每次设备 I/O 操作的数据大小 (扇区).delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)
  • avgqu-sz: 平均 I/O 队列长度.即 delta(aveq)/s/1000 (因为 aveq 的单位为毫秒).
  • await: 平均每次设备 I/O 操作的等待时间 (毫秒).即 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)
  • svctm: 平均每次设备 I/O 操作的服务时间 (毫秒).即 delta(use)/delta(rio+wio)
  • %util: 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作,或者说一秒中有多少时间 I/O 队列是非空的.即 delta(use)/s/1000 (因为 use 的单位为毫秒)

如果%util接近 100%,说明产生的 I/O 请求太多,I/O 系统已经满负荷,该磁盘可能存在瓶颈.

idle 小于 70% IO 压力就较大了,一般读取速度有较多的 wait.

同时可以结合vmstat查看查看 b 参数(等待资源的进程数)和 wa 参数(IO 等待所占用的 CPU 时间的百分比,高过 30%时 IO 压力高)

另外await的参数也要多和svctm来参考。差的过高就一定有 IO 的问题.

avgrq-sz也是个做 IO 调优时需要注意的地方,这个就是直接每次操作的数据的大小,如果次数多,但数据拿的小的话,其实 IO 也会很小.如果数据拿的大,才 IO 的数据会高.也可以通过avgqu-sz × ( r/s or w/s ) = rsec/s or wsec/s.也就是讲,读定速度是这个来决定的.

svctm一般要小于await(因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了),svctm的大小一般和磁盘性能有关,CPU/内存的负荷也会对其有影响,请求过多也会间接导致svctm的增加.await的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及 I/O 队列的长度和 I/O 请求的发出模式.如果 svctm 比较接近 await,说明 I/O 几乎没有等待时间;如果 await 远大于 svctm,说明 I/O 队列太长,应用得到的响应时间变慢,如果响应时间超过了用户可以容许的范围,这时可以考虑更换更快的磁盘,调整内核elevator算法,优化应用,或者升级 CPU.

队列长度(avgqu-sz)也可作为衡量系统 I/O 负荷的指标,但由于avgqu-sz是按照单位时间的平均值,所以不能反映瞬间的 I/O 洪水.

有时间的话,我会单独写几个帖子来说说iostat

iodump

iodump是一个统计每一个进程(线程)所消耗的磁盘 I/O 工具。这个一个 perl 脚本,其原理时打开有关 I/O 的内核记录消息开关,而后读取消息然后分析输出。简单使用步骤如下:

首先下载这个工具

wget http://aspersa.googlecode.com/svn/trunk/iodump

然后打开有关 I/O 内核消息的开关

echo 1 >/proc/sys/vm/block_dump

上述开关打开后,内核会记录下每一个 I/O 操作的消息。我们只需要定时获取并分析就好了,比如下面这样

while true; do sleep 1; dmesg -c ; done |perl iodump

等待一段时间,然后通过ctrl+c来结束上述脚本,你将获得下面类似的信息:

上述输出的单位为块(block),每块的大小取决于创建文件系统时指定的块大小。比如我这个里的 sda7 的 block 大小是 1KB。

iotop

iotop是一个 Python 编写的工具,有类似top工具的 UI,包括一些参数也和top类似。不过它对系统有一些要求,分别是:

  1. Python ≥ 2.5 or Python ≥ 2.4 with the ctypes module
  2. Kernel ≥ 2.6.20
  3. Kernel uses options:
    1. TASK_DELAY_ACCT
    2. CONFIG_TASKSTATS
    3. TASK_IO_ACCOUNTING
    4. CONFIG_VM_EVENT_COUNTERS

如果是基于 RPM 包的系统,可以直接下载编译好的二进制包(here)或者二进制源代码包(here)

如果是 Debian/Ubuntu 系统,直接使用

sudo apt-get install iotop

即可(不得不说,Debian 系统提供的软件真的是相当丰富呀),其他系统则可以通过下面的指令下载源代码,然后编译

git clone git://repo.or.cz/iotop.git

具体的使用方法可以参考 iotop(8)手册,下面是在我机器上的一个显示:

iopp

iopp是另外一个统计每一个进程 I/O 的工具,使用 C 语言编写,理论上应该比上述两个重狙效率都要高。安装方法很简单,首先通过下面的指令下载源代码:

git://github.com/markwkm/iopp.git

然后分别通过下面的指令编译安装

下面是一个使用例子

上述输出的各项含义是:

  • pid 进程 ID
  • rchar 将要从磁盘读取的字节数
  • wchar 已经写入或应该要写入磁盘的字节数
  • syscr 读 I/O 数
  • syscw 写 I/O 数
  • rbytes 真正从磁盘读取的字节数
  • wbytes 真正写入到磁盘的字节数
  • cwbytes 因为清空页面缓存而导致没有发生操作的字节数
  • command 执行的命令

其中rbytes,wbytes,cwbytes会因给出-k或者-m参数,而显示为rkb,wkb,cwkbrmb,wmb,cwmbcommand一列如果给出-c的参数则显示完整的命令名而不仅仅只是命令本身。这些参数的使用和top类似。

更具体的可以参考 iopp(8)手册。

dstat

dstat号称各种资源统计工具,其目的是想替代vmstat,iostat,netstat,ifstat等各种单一统计工具,从而做到All in one。 dstat 用 Python 语言编写。

dstat 能够清晰显示每列的信息,特别是单位及大小很明确,不会在单位换算上犯迷糊和失误。最重要的是,因为它是基于模块化设计,因此我们可以很容易的写一个插件来收集我们需要的统计信息。

另外,dstat 的输出还可以导出为CSV格式文件,从而可以在电子表格工具里分方便的生成统计图形。

目前 dstat 的插件已经相当多了,这是我机器上目前的输出:

下面给出几个使用的列子(实际输出是带彩色的,很容易识别)

dstat 的缺省输出

指定需要显示的列

指定需要显示的列,并同时将结果导出到文件

更详细的用法,可以参考 dstat(1)手册